【技术实现步骤摘要】
本申请涉及气象，尤其是一种结合测风激光雷达和多普勒天气雷达的阵风锋识别方法。
技术介绍
1、强对流单体中的下沉气流将高空冷空气带到地面形成冷池，并在近地面处形成辐散风场向四周扩散，受单体移动方向、地形及天气背景影响，这一扩散气流在强对流前沿形成一条弱冷锋，成为阵风锋。阵风锋多发生在成熟阶段的风暴单体或飑线附近，由雷暴大风引起，由于下沉气流的近地面出流常常风速极大，阵风锋在局地表现为雷暴来临前的突发性强烈阵风，形成显著的强风切变，常常造成严重的气象灾害。当阵风锋经过本场时，会导致本场附近出现明显的风切变，对于飞行器的起降具有严重的威胁，因此准确有效识别阵风锋具有非常重要的意义。
2、目前主要依靠多普勒天气雷达来探测阵风锋，主要方法包括(1)基于径向风场中的辐合线进行识别；(2)阵风锋在多普勒天气雷达的回波图像中表现为强对流前沿的一条或多条弧形的狭窄弱回波，因此还可以基于回波图像中的窄带弱回波进行识别。或者还可以采用上述两种方法的结合来识别。但是多普勒天气雷达对于阵风锋的近场探测是长期以来的难题，多普勒天气雷达对于尤其是10km以内的近场阵风锋存在识别效果差、变形严重的问题，主要原因包括：(1)从回波特征来看，阵风锋的窄带弱回波会淹没在近场的晴空杂波中，客观上增加了误判风险。(2)从速度场特征来看，阵风锋的径向速度辐合特征仅在方位角夹角约正负45度区间范围内较为显著，而多普勒天气雷达的信噪比较低、风场一致性较差，从而在近场更加难以有效获取阵风锋识别图像。(3)多普勒天气雷达的扫描周期较长(典型值为6分钟)，难以对快速移动
3、目前还有一些做法会利用测风激光雷达来探测阵风锋，阵风锋在径向风场中表现为类似锋面的特性，从而可以基于辐合线的识别方法进行探测。与多普勒天气雷达相比，测风激光雷达的信噪比高、速度场一致性更好，从而可以对阵风锋在方位角夹角更大的区间内进行近场识别。另一方面，测风激光雷达的时空分辨率更高，从而可以对阵风锋进行更精确的临近预警。但是测风激光雷达的缺点在于：(1)受限于探测范围，难以对阵风锋进行远距离监测；(2)同样受限于探测范围以及探测手段，难以对阵风锋相关的强对流单体进行探测确认，从而增加了虚警误判的风险；(3)外推算法需要相邻两个以上时次的锋线观测历史记录，因此需要阵风锋锋线深入测风激光雷达的视场数公里才能完成历史记录的积累，实现较好的识别效果，这极大限制了临近预警的时效。
技术实现思路
1、本申请针对上述问题及技术需求，提出了一种结合测风激光雷达和多普勒天气雷达的阵风锋识别方法，本申请的技术方案如下：
2、一种结合测风激光雷达和多普勒天气雷达的阵风锋识别方法，该阵风锋识别方法包括：
3、根据多普勒天气雷达实时观测到的径向速度数据获取阵风锋探测结果gfw，并根据连续两次扫描得到的阵风锋探测结果gfw建立阵风锋运动状态模型，阵风锋探测结果gfw所对应的待识别阵风锋位于测风激光雷达的探测范围外；
4、根据阵风锋运动状态模型确定待识别阵风锋进入测风激光雷达的探测范围时的阵风锋特征参数；
5、按照阵风锋特征参数根据测风激光雷达实时观测到的径向速度数据，获取测风激光雷达对待识别阵风锋的阵风锋探测结果gfl；
6、将测风激光雷达对待识别阵风锋的阵风锋探测结果gfl与多普勒天气雷达对待识别阵风锋的阵风锋探测结果gfw进行融合，得到对待识别阵风锋的识别结果。
7、其进一步的技术方案为，阵风锋特征参数包括待识别阵风锋进入测风激光雷达的探测范围时的方位角和时刻。
8、其进一步的技术方案为，获取测风激光雷达对待识别阵风锋的阵风锋探测结果gfl包括：
9、根据测风激光雷达实时观测到的径向速度数据识别辐合带，将在阵风锋特征参数指示时刻以及方位处的辐合带作为测风激光雷达对待识别阵风锋的阵风锋探测结果gfl。
10、其进一步的技术方案为，将阵风锋探测结果gfl与阵风锋探测结果gfw进行融合包括：
11、对两个阵风锋探测结果的观测时刻进行融合，以及对两个阵风锋探测结果探测到的阵风锋强度进行融合，以及对两个阵风锋探测结果探测到的阵风锋形态进行融合。
12、其进一步的技术方案为，对两个阵风锋探测结果的观测时刻进行融合，以及对两个阵风锋探测结果探测到的阵风锋强度进行融合包括：
13、当两个阵风锋探测结果的观测时刻不相同时，记录两个阵风锋探测结果作为待识别阵风锋在两个不同观测时刻的阵风锋探测结果；
14、记录两个阵风锋探测结果中阵风锋强度的较大值作为待识别阵风锋的阵风锋强度，并将另一个阵风锋探测结果中较小的阵风锋强度更新为较大值。
15、其进一步的技术方案为，对两个阵风锋探测结果探测到的阵风锋形态进行融合包括：
16、当阵风锋探测结果gfl拟合得到的锋线曲线pgfl的长度比阵风锋探测结果gfw拟合得到的锋线曲线pgfw的长度小，且差值达到差值阈值时，将锋线曲线pgfw平移至锋线曲线pgfl处后，将锋线曲线pgfw中的离散点与锋线曲线pgfl中的离散点合并后重新拟合得到更新后的锋线曲线pgel。
17、其进一步的技术方案为，根据阵风锋探测结果gfw建立阵风锋运动状态模型包括：
18、确定多普勒天气雷达在t2时刻完成当前一次扫描得到的阵风锋探测结果gfw拟合得到的锋线曲线p(t2)，以及在t1时刻完成上一次扫描得到的阵风锋探测结果gfw拟合得到的锋线曲线p(t1)；
19、计算锋线曲线p(t1)至锋线曲线p(t2)的移动矢量，根据移动矢量的模h(p(t1)，p(t2))确定待识别阵风锋的移动速度将移动矢量的方向作为待识别阵风锋的移动方向。
20、其进一步的技术方案为，根据阵风锋运动状态模型确定待识别阵风锋进入测风激光雷达的探测范围时的阵风锋特征参数包括：
21、根据多普勒天气雷达在t2时刻完成当前一次扫描得到的阵风锋探测结果gfw拟合得到的锋线曲线p(t2)，外推估计得到在未来任意tn时刻的锋线曲线p(tn)与锋线曲线p(t2)的曲线形态相同且相对于锋线曲线p(t2)沿着待识别阵风锋的移动方向的移动距离为v×(tn-t2)；
22、当确定存在min||p(tn)-plidar||≤rlidar时确定待识别阵风锋会进入测风激光雷达的探测范围，并将第一次出现min||p(tn)-plidar||≤plidar的tn时刻作为待识别阵风锋进入测风激光雷达的探测范围的时刻，并确定此时的锋线曲线p(tn)相对于测风激光雷达的方位角；其中，plidar是测风激光雷达的位置，rlidar是测风激光雷达的探测半径。
23、其进一步的技术方案为，阵风锋识别方法还包括：
24、多普勒天气雷达每次完成扫描后，利用多普勒天气雷达最近两次扫描得到的阵风锋探测结果更新阵风锋运动状态模型，并利用更新后的阵风本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种结合测风激光雷达和多普勒天气雷达的阵风锋识别方法，其特征在于，所述阵风锋识别方法包括：
2.根据权利要求1所述的阵风锋识别方法，其特征在于，所述阵风锋特征参数包括所述待识别阵风锋进入测风激光雷达的探测范围时的方位角和时刻。
3.根据权利要求2所述的阵风锋识别方法，其特征在于，获取测风激光雷达对所述待识别阵风锋的阵风锋探测结果GFL包括：
4.根据权利要求1所述的阵风锋识别方法，其特征在于，将阵风锋探测结果GFL与阵风锋探测结果GFW进行融合包括：
5.根据权利要求4所述的阵风锋识别方法，其特征在于，对两个阵风锋探测结果的观测时刻进行融合，以及对两个阵风锋探测结果探测到的阵风锋强度进行融合包括：
6.根据权利要求4所述的阵风锋识别方法，其特征在于，对两个阵风锋探测结果探测到的阵风锋形态进行融合包括：
7.根据权利要求1所述的阵风锋识别方法，其特征在于，根据阵风锋探测结果GFW建立阵风锋运动状态模型包括：
8.根据权利要求7所述的阵风锋识别方法，其特征在于，根据所述阵风锋运动状态模型确定所述待
9.根据权利要求1所述的阵风锋识别方法，其特征在于，所述阵风锋识别方法还包括：
10.根据权利要求1所述的阵风锋识别方法，其特征在于，所述阵风锋识别方法还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种结合测风激光雷达和多普勒天气雷达的阵风锋识别方法，其特征在于，所述阵风锋识别方法包括：
2.根据权利要求1所述的阵风锋识别方法，其特征在于，所述阵风锋特征参数包括所述待识别阵风锋进入测风激光雷达的探测范围时的方位角和时刻。
3.根据权利要求2所述的阵风锋识别方法，其特征在于，获取测风激光雷达对所述待识别阵风锋的阵风锋探测结果gfl包括：
4.根据权利要求1所述的阵风锋识别方法，其特征在于，将阵风锋探测结果gfl与阵风锋探测结果gfw进行融合包括：
5.根据权利要求4所述的阵风锋识别方法，其特征在于，对两个阵风锋探测结果的观测时刻进行融合，以及对两个阵风锋探测...
【专利技术属性】
技术研发人员：初奕琦，刘可邦，黄书荣，张哲，王学敏，
申请(专利权)人：航天新气象科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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